JAVA基礎知識之JVM-——使用反射生成並操作對象

Class對象可以獲取類里的方法，由Method對象表示，調用Method的invoke可以執行對應的方法；可以獲取構造器，由Constructor對象表示，調用Constructor對象的newInstance方法可以執行類對應的構造方法；可以獲取成員變量，由Field對象表示，通過Field對象可以直接修改類的成員變量的訪問權限和值。

創建對象

通過反射有兩種方式創建對象

使用Class對象的newInstance()，這是最常用的方式，根據配置文件信息創建對象。

使用Class對象獲取指定的Constructor對象，再由Constructor對象的newInstance創建類的對象。

調用方法

首先要獲取類在JVM中對應的Class對象，通過類的Class對象的getMethod方法來獲取類的方法，返回Method類型的對象，最后通過Method對象的invoke來執行類的方法。

下面的例子將演示從配置文件中讀取數據來動態地創建對象，還通過配置文件信息來執行對象的setter來初始化對象。

package jvmTest;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Method;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Properties;

public class ExtendedObjectPoolFactory {
    private Map<String, Object> objectPool = new HashMap<>();
    private Properties config = new Properties();
    public void init(String fileName) {
        try {
            FileInputStream fis = new FileInputStream(fileName);
            config.load(fis);
        } catch (IOException ex) {
            System.out.println("讀取 " + fileName + " 異常");
            ex.printStackTrace();
        }
    }
    private Object createObject(String clazzName) throws Exception {
        Class<?> clazz = Class.forName(clazzName); 24         //使用clazz默認構造器創建對象
        return clazz.newInstance(); 26     }
    //根據配置文件創建對象
    public void initPool() throws Exception {
        for (String name : config.stringPropertyNames()) {
            if (!name.contains("%")) {
                objectPool.put(name, createObject(config.getProperty(name)));
            }
        }
    }
    
    //根據配置文件來執行對象對應的set方法
    public void initProperty() throws Exception {
        for (String name : config.stringPropertyNames()) {
            if (name.contains("%")) {
                String[] objAndPro = name.split("%");
                //獲取對象
                Object target = getObject(objAndPro[0]);
                //構造setter方法名
                String mtdName = "set"+ objAndPro[1].substring(0,1).toUpperCase() + objAndPro[1].substring(1);
                Class<?> targetClass = target.getClass(); 46                 Method mtd = targetClass.getMethod(mtdName, String.class); 47  mtd.invoke(target, config.getProperty(name)); 48             }
        }
    }
    
    public Object getObject(String name) {
        return objectPool.get(name);
    }
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExtendedObjectPoolFactory epf = new ExtendedObjectPoolFactory();
        epf.init("extObj.txt");
        epf.initPool();
        epf.initProperty();
        System.out.println(epf.getObject("a"));
    }
}

上面程序第23行獲取Class對象后在第25行使用默認的構造器動態創建出了對象， 

如果要使用指定構造器，需要先獲取Constructor對象，再使用Cronstructor對象的newInstance創建對象，像下面這樣，

Constructor ctor = clazz.getConstructor(String.class);
return ctor.newInstance("here is parameter for specific constructor");

第45行獲取Class對象后，在46行通過Class對象獲取指定要執行的方法（帶一個參數)，用Method對象表示，最后在47行調用Method對象的invoke可以執行類的指定方法

上面的例子使用下面的測試文件進行測試，

extObj.txt

a=javax.swing.JFrame
b=javax.swing.JLabel
a%title=Test title

輸入結果，

javax.swing.JFrame[frame0,0,0,0x0,invalid,hidden,layout=java.awt.BorderLayout,title=Test title,resizable,normal,defaultCloseOperation=HIDE_ON_CLOSE,rootPane=javax.swing.JRootPane[,0,0,0x0,invalid,layout=javax.swing.JRootPane$RootLayout,alignmentX=0.0,alignmentY=0.0,border=,flags=16777673,maximumSize=,minimumSize=,preferredSize=],rootPaneCheckingEnabled=true]

 訪問成員變量

通過Class對象的getField方法可以訪問指定的成員變量，調用繼承自AccessableObject的setAccessable方法可以獲得private成員變量的訪問權限。

以下方法可以訪問成員變量，

get(Object obj), 獲取成員變量值。  如果是基本類型，直接使用類似 getInt(Object obj),  getChar(Object obj)的方式

set(Object obj), 設置成員變量值。　如果是基本類型，直接使用類似 setInt(Object, int val), setChar(Object obj, char c)的方式

下面演示訪問成員變量，

package jvmTest;

import java.lang.reflect.Field;

class Person {
    private String name;
    private int age;
    public String toString() {
        return "Person[name: "+name+", age: "+age+"]";
    }
}
public class FieldTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Person p = new Person();
        Class<Person> clazz = Person.class;
        //getDeclaredFiled可以獲取所有訪問權限的成員變量
        Field nameField = clazz.getDeclaredField("name");
        //true表示取消權限限制
        nameField.setAccessible(true);
        nameField.set(p, "Tom"); 21         Field ageField = clazz.getDeclaredField("age");
        ageField.setAccessible(true);
        ageField.setInt(p, 18); 24         System.out.println(p);
    }
}

上面程序第20行使用的是set(), 而23行使用的是setInt(), 輸出結果，

Person[name: Tom, age: 18]

操作數組

java.lang.reflect還包含一個Array類，可以動態地創建數組，設置元素的值，比較強大，主要方法有，

newInstance(..)，創建數組，可以指定數組元素類型， 數組維度， 數組長度

get(...)， 獲取索引為index的元素，對於基本數據類型的數組，方法為getInt(...),  getChar(...) ...

set(...)， 設置索引為index的元素，對於基本數據類型的數組，方法為setInt(...),  setChar(...) ...

下面演示用法，

package jvmTest;

import java.lang.reflect.Array;

public class ArrayTest2 {
    public static void main(String[] args) {
        // 創建三維數組
        Object arr = Array.newInstance(String.class, 3, 4, 10);
        // 獲取index為2的元素，該元素是一個二維數組
        Object arrObj = Array.get(arr, 2);
        // 給二維數組index為2的元素賦值
        // 二維數組的元素是一維數組，所以賦值也要用數組來賦值
        Array.set(arrObj, 2, new String[] { "天王蓋地虎", "寶塔鎮河妖" });
        //獲取二維數組指定index的元素（結果是一維數組)
        Object anArr = Array.get(arrObj, 3);
        Array.set(anArr, 8, "野雞悶頭鑽，哪能上天王山");
        //將arr強制轉換為三維數組
        String[][][] cast = (String[][][])arr;
        
        System.out.println(cast[2][2][0]);
        System.out.println(cast[2][2][1]);
        System.out.println(cast[2][3][8]);
    }
}

輸出如下，

天王蓋地虎
寶塔鎮河妖
野雞悶頭鑽，哪能上天王山